母代运动调控子代小鼠肝脏ADPN水平及AMPK-PGC1α轴激活程度缓解高脂膳食诱导的肥胖

【作者】 李婕； 石海旺； 段锐；

【机构】 华南师范大学；

【摘要】 研究目的:代谢紊乱是导致儿童青少年超重和肥胖的危险因素之一。随着代谢性疾病在全球范围内的日益流行,儿童和青少年代谢失衡的防治面临着巨大挑战。运动作为一种简单有力的健康手段,能够有效预防代谢紊乱的发生。近年来,国内外学者开展了大量研究,旨在探究母代运动对子代代谢健康的影响,目前的研究表明,母亲在妊娠前后进行科学适宜的身体活动,可以通过改善母亲妊娠期身体状态及宫内环境,改善胎盘的结构和功能并提高胎盘因子的分泌以及调控表观遗传修饰等途径向子代传递运动的健康效应。基于此,本研究通过不同时期母亲运动对子代代谢的改善效果,探究母代运动抵抗子代HFD诱导肥胖的生理机制,以期为母代运动的健康效应提供一定的研究思路,以期为儿童青少年的健康成长提供一定的理论依据研究方法:将24只6周龄雌性C57BL/6N小鼠按不同运动阶段分为对照组(Sed组,n=6)、预干预组(Pre组,n=6)、妊娠期干预组(G组,n=6)和持续运动组(T组,n=6)并饲以普通饲料,雄性C57BL/6N小鼠正常饲养且无运动干预。其中,Pre组和T组在妊娠前进行递增负荷的跑台运动4周,然后将各组小鼠与同年龄野生型雄性小鼠交配,以观察到阴道栓塞为孕期0.5天。G组和T组在妊娠期进行递减负荷的跑台运动至生产前2天(孕期18.5-19.5天)。为了探讨母代运动对子代抵抗高脂膳食(high fat diet,HFD)的作用,在小鼠3-4周龄时每组随机挑选雌雄各5只子代小鼠给予12周HFD后取材,并选取野生型雌雄小鼠各5只(Sed-CD)饲以12周普通饲料后取材。在饮食干预的第8周和第9周分别对子代小鼠进行葡萄糖耐量试验(Glucose Tolerance Test,GTT)和胰岛素耐量实验(Insulin Tolerance Test,ITT)。取材时,记录小鼠体重、肝脏重量、脂肪重量;HE染色和油红O染色观察小鼠肝脏形态及脂质沉积情况;RT-PCR检测ADPN、AdipoR2的基因表达;Western blot检测ADPN、AdipoR2、ADPN、PGC-1α的蛋白表达。研究结果:(1)经过12周HFD的代谢挑战后,与Sed-CD组相比,Sed-HFD组的体重显著增加(P<0.0001);与Sed-HFD组相比,T-HFD组的体重增加程度均有显著减小(P<0.05)。另外,在子代雄性小鼠中,Pre-HFD组、G-HFD组的体重均出现显著性减少(P<0.05),而在子代雌性小鼠中,Pre-HFD组的体重无显著性减少,但有减少趋势。对子代小鼠的腹股沟脂肪含量进行称量,发现结果与体重相吻合。(2)HE染色结果发现,Sed-CD组的肝脏组织结构完整清晰,肝细胞大小正常、排列整齐,整体无变性现象;Sed-HFD组的肝细胞排列紊乱并出现大量脂肪空泡,肝脏组织变性明显。Pre-HFD组、G-HFD组和T-HFD组的肝脏变性有明显改善,尤以T-HFD组的改善效果最为明显。另外,油红O染色结果发现,Sed-CD组的肝脏中几乎未见有脂滴存在,而Sed-HFD组的肝脏中则出现大量脂滴,Pre-HFD组、G-HFD组和T-HFD组中虽也见脂滴存在,但无论是数量还是大小均有所下降。(3)通过腹腔注射葡萄糖或胰岛素,对所有接受HFD的子代小鼠进行GTT和ITT。结果显示,在雌性子代小鼠中,与Sed-CD组相比,Sed-HFD组出现了明显的葡萄糖耐量受损现象(P<0.05),而G-HFD组和T-HFD组的糖耐量能力得到了显著性改善(P<0.05)。在雄性子代小鼠中,虽然接受HFD的四组小鼠均出现了糖耐量受损的现象,但G-HFD组和T-HFD组有被改善的趋势。在GTT结束一周后,对所有子代小鼠进行ITT。结果显示,雌性和雄性子代小鼠的胰岛素耐量能力均有受损现象,但有被改善的趋势。(4)在经过12周HFD干预后,无论子代是雌性还是雄性,与Sed-CD组相比,Sed-HFD组的肝脏ADPN表达均明显下降(P<0.05)或有下降趋势。在雄性子代小鼠中,各组肝脏ADPN表达有增加趋势但无显著性差异,T-HFD组的肝脏AdipoR2表达有显著增加(P<0.05),PGC1α蛋白表达有显著提高(P<0.05);在雌子代小鼠中,T-HFD组的肝脏ADPN表达仍有显著增加(P<0.05),但AdipoR2无显著性改变;T-HFD组肝脏的AMPK磷酸化程度显著提高(P<0.05),PGC1α的蛋白表达也有提高趋势。研究结论:本研究探讨了不同阶段的母代运动对子代代谢健康的改善效果,通过对子代小鼠肝脏ADPN的表达水平及AMPK-PGC1α轴的激活程度,探讨母鼠进行4周妊娠前运动和/或21天左右的妊娠期间运动所传递给子代小鼠的积极效应,阐述母代运动对子代抵抗HFD并缓解肥胖发生能力的影响。1)母代运动可以使子代抵抗HFD诱发的脂肪积累和体重增加,并改善雌性小鼠的糖代谢能力;2)母代运动通过提高子代肝脏ADPN水平、AMPK-PGC1α轴激活程度改善其代谢功能,以抵抗HFD带来的不利影响;3)不同时期的母代运动均可以对子代的代谢健康产生改善作用,其中妊娠前加妊娠期间的持续运动对子代的改善效果最优。在预防子代代谢性疾病方面,母代运动是一种简单有效且无药物副作用的有效干预措施。妊娠期前后科学运动是降低"两代"代谢紊乱的重要方法,可使得这种代际间的代谢障碍遗传风险得到有效防控。如果将其转化为临床应用,将为子代的健康带来极大的益处,并对超重和肥胖等代谢性疾病的早期预防产生深远影响。另外,目前研究主要集中于母代运动对胎儿不同器官的健康效应,对"母胎"整合生物学的研究较少;同时,揭示母代运动的健康效应是否存在"性别差异"和"代际遗传"还需深入研究。更多还原